? ? ? ? ? ? ? ? ?航天時代?火星探索?第一個成功飛越火星的太空船“NASA水手四號”

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2021-06-19? ?青野云麓

水手4號(Mariner 4)是美國發(fā)射的一系列以飛越方式進(jìn)行的星際探險中的第4個火星探測器，并且是第一個成功飛越火星的太空船，該飛船于1964年11月28日發(fā)射，任務(wù)期間回傳了第一張火星表面的照片，并且是第一張從除了地球以外另外一個行星上拍的照片。同時，這張充滿了隕石坑、死寂世界的照片，震驚了科學(xué)界。

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水手4號拍攝的第一張火星數(shù)字照片

水手4號是由美國宇航局設(shè)計制造的第2個火星探測器，它是在美國與蘇聯(lián)的冷戰(zhàn)對抗時期誕生的產(chǎn)物，于1964年11月28日發(fā)射。水手4號的設(shè)計，為執(zhí)行近距離火星科學(xué)觀測, 并將結(jié)果傳回地球。其它的任務(wù)目標(biāo), 包括在火星附近執(zhí)行行星際的地表及粒子測量，并提供行長途星際飛行的工程技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)及知識。

水手4號太空船由八角形鎂合金結(jié)構(gòu)組成，對角線長度1270公厘，高度457公厘。上面有四個長度為6.88米的太陽能面板，上方亦置有一直徑1168公厘的高增益碟形天線(parabolic antenna)。一個低增益全向天線(omnidirectional antenna)置于高增益天線旁的一2235公厘高天線桿。太空船總高度為2.89米。太空船底部的中間有一個電視相機(jī)(television camera)置于掃描平臺(scan platform)上。八角形框架里容納了電子器材、纜線、中途推進(jìn)系統(tǒng)(midcourse propulsion system)、及姿勢控制氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)器。大部份的科學(xué)儀器置于框架的外面?？茖W(xué)儀器，除了電視相機(jī)之外，還有磁力計、塵埃偵測器、宇宙射線望遠(yuǎn)鏡、(trapped radiation detector)、太陽等離子偵測器(solar plasma probe)及離子室(蓋格計數(shù)器)。

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電力由四個170×90厘米的太陽能面板里的28,224個太陽能電池提供，在火星上總共可提供310瓦電力。一個可充電的1200瓦小時銀─鋅電池也可作操縱及備份用。單元推進(jìn)劑聯(lián)氨用來推進(jìn)，借由裝于八角形結(jié)構(gòu)的一邊上的1個4噴射翼片引導(dǎo)控制222牛頓馬達(dá) 。姿勢控制則由置于太陽能板底部及3個回轉(zhuǎn)儀的12個冷氨氣噴嘴提供。太陽輻射壓力翼片(Solar pressure vanes)每片各有0.65平方米面積，附在太陽能板的尖端。位置資訊由四個太陽感應(yīng)器、一個地球感應(yīng)器、一個火星感應(yīng)器及一個船底座α(老人星)提供。

通訊裝備由一個雙S頻7瓦triode cavity amp/10 W TWTA 發(fā)射器及一個單接受器組成，可由低、高增益天線以8 或33 位元/秒速度傳送及接收資料。資料也可儲存于一個容量為5.24 MBits的磁帶記錄器(tape recorder)，稍后再傳送。所有的動作由一個指令子系統(tǒng)控制，可處理任何29個direct command words或3個quantitative word commands，實(shí)施中途操縱功能。中央處理電腦及定序器(sequencer)操作已儲存的時間序列指令(time-sequence commands)，以38.4kHz的同步頻率做為時間參考。溫度的控制借由使用可調(diào)整的天窗、多層隔熱毯、鋁護(hù)罩及表面處理達(dá)成。

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第一張火星近距離照片

任務(wù)中所有傳回的資料共計5.2 MBits。除了離子室/蓋格計數(shù)器在1965年2月壞掉以及等離子偵測器因電阻在1964年12月6日壞掉而效能降低之外，操作的所有實(shí)驗(yàn)都取得了成功，。傳回的火星照片顯示出類似月球的隕石坑地貌(在后來的任務(wù)中發(fā)現(xiàn)這種地形在火星上并不是典型的地形，只是存在于水手4號拍攝到的古老地區(qū))。此次任務(wù)估計火星表面大氣壓為4.1至7.0毫巴(410～700帕斯卡)，白天氣溫攝氏-100度，沒有偵測到磁場。

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水手4號在距離火星最近的時候拍攝的火星表面照片，能看到清晰的環(huán)形山

根據(jù)火星的隕石坑與薄大氣層情況顯示，火星相當(dāng)不活躍，太空環(huán)境也十分嚴(yán)峻中，這使得在火星上找尋智慧生物的希望基本上破滅?；鹦巧系纳?jīng)是幾世紀(jì)以來科幻小說的主題，但在水手4號任務(wù)之后，科學(xué)家們一般認(rèn)為如果火星上有生命的話，它大概會以更小、更簡單的形式存在。

水手4號也導(dǎo)致了科幻小說的改變，科幻小說從原本描述有智慧的外星人居住在太陽系其它行星上，到后來改為描述他們居住在其它恒星系統(tǒng)的行星上。